Za svůj objev dostali Nobelovu cenu. Co přesně jsou gravitační vlny a proč jde o jeden z největších objevů v historii lidstva?

Letošní Nobelovu cenu za fyziku získala trojice Američanů Rainer Weiss, Barry Barish a Kip Thorne za klíčový příspěvek k pozorování gravitačních vln ve vesmíru. Objev totiž otevírá nejen nové možnosti výzkumu kosmu, zejména při studiu černých děr a neutronových hvězd, ale může také přinést více informací o vzniku vesmíru.

K odhalení tajemství gravitačních vln došlo 11. února 2016, kdy američtí vědci uvedli, že 14. září 2015 poprvé zachytili takzvané gravitační vlny, jejichž existenci začátkem 20. století v rámci své všeobecné teorie relativity předpověděl Albert Einstein. 

Vědcům se je ale podařilo zachytit teprve nedávno. Využili k tomu obří laserové detektory označované zkratkou LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), které dokázaly zaznamenat mimořádně slabé vibrace vycházející z gravitačních vln. Po jejich zachycení vědci převedli signál gravitační vlny do zvukové podoby a mohli slyšet, jak se dvě černé díry spojují.

Gravitace, nebo-li přitažlivost, se šíří ve vlnách, jako například světlo. Místo radiace se ale šíří chvěním prostoru. Veškeré vědecké informace o vesmíru pramenily dosud z elektromagnetického vlnění, jakým jsou rádiové vlny, viditelné světlo nebo záření gama.

Protože ale toto vlnění je při cestě vesmírem vystaveno rušení, informace z něj získané jsou jen omezené. Gravitační vlny žádnému rušení nepodléhají a mohou přinést o okolním kosmu spoustu nových poznatků. Gravitační vlny jsou výsledkem obřích kolizí ve vzdáleném vesmíru.

Objevené gravitační chvění pocházelo z kosmické srážky dvou černých děr, tedy objektů s mimořádně velkou hustotou, jež se odehrála ve vzdálenosti zhruba 1,3 miliardy světelných let od Země. To vypustilo do okolního vesmíru vlny, které doslova hýbou prostorem, byť v malých, pro člověka nepozorovatelných intervalech. Přesto vědci díky nim mohou poprvé v historii "slyšet" vesmír a otevírají se jim zcela nové možnosti zkoumání jeho tajemství.

Objev gravitačních vln ale nebylo to jediné, k čemu onen den došlo. Výzkumníci kromě gravitačních vln zachytili 14. září i něco opravdu podivného: velmi slabý záblesk gama paprsků, který se odehrál na stejném místě o méně než půl sekundy poté.

Ačkoliv by se mohlo jednat o náhodu, podle vědců z NASA je pravděpodobnost takovéto náhody jen 0,2 %. Tento záblesk pomůže vědcům zjistit, kde přesně ke spojení obou galaxií došlo. Co je ale daleko důležitější, je fakt, že pokud se souvislost skutečně prokáže, znamenalo by to, že je třeba přepracovat teorie o černých dírách.

V okolí obou černých děr by totiž pro vznik světla musel být plyn, ten by se ale podle současného chápaní černých děr zde nacházet neměl – černé díry by ho totiž měly všechen stáhnout do sebe a pohltit daleko dříve, než k jejich sloučení vůbec došlo.

Vědci nyní doufají, že další data jim pomohou pochopit, k čemu opravdu došlo a zda je skutečně možné, že sloučení černých děr generuje pozorovatelné gama záření. Jedním z možných důvodů by totiž mohlo být, že částice plynu dokáží z černé díry uniknout, což by zcela změnilo podstatu našeho chápání tohoto jevu.